電視信號的數(shù)字化使得數(shù)字電視設(shè)備越來越受到廣大電子消費(fèi)者的青睞，如何選擇自己理想的數(shù)字電視產(chǎn)品，也成了消費(fèi)者關(guān)心的問題，評價、測試電視系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量狀況成為廣播電視行業(yè)所關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　而數(shù)字電視信號發(fā)生器能提供可視的測試圖像信號，直觀、快捷的測試方法，因此，數(shù)字電視信號發(fā)生器成為目前電子設(shè)計的熱門研究課題，他在數(shù)字電視節(jié)目制作播出、科研、生產(chǎn)以及售后服務(wù)過程中起著不可或缺的作用。本文設(shè)計了一種基于FPGA的數(shù)字電視信號友生器，該信號發(fā)生器以一種單芯片多配置的方案，針對系統(tǒng)各部分功能特性和性能進(jìn)行選片沒計，并利用FPGA內(nèi)部存儲資源來生成各種測試信號的圖像。

　　1.數(shù)字電視信號發(fā)生器的功能與原理

　　1.1 系統(tǒng)功能

　　數(shù)字電視信號發(fā)生系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生符合SMPTE274M系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的18種數(shù)字信號測試圖像，YPbPr，RGB兩種視頻輸出接口符合ITU-R BT．1120-2／GY／T157-2000演播室高清晰度數(shù)字視頻信號接口標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)的核心是圖像信號的編碼發(fā)生單元FPGA，采取單芯片多配置方案可使18種圖像信號方便地進(jìn)行配置與加密。人機(jī)界面由單片機(jī)控制，可快速地進(jìn)行圖像切換和格式轉(zhuǎn)換。在普通電源接入下，系統(tǒng)需生成支持SMPTE274M系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的1080I 60 Hz，1080I 50 Hz，1080P 60 Hz、1080P 50 Hz四種標(biāo)準(zhǔn)格式的18種高清晰度電視通用測試圖像的數(shù)字輸出信號和模擬輸出信號，其標(biāo)準(zhǔn)測試信號的數(shù)碼發(fā)生內(nèi)核基于FPGA平臺實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)提供了一個人工可控功能，即用戶可根據(jù)按鍵，對以上4種標(biāo)準(zhǔn)的18種測試圖案進(jìn)行切換控制。考慮到輸出信號的實(shí)用性，輸出的模擬測試信號和數(shù)字測試信號都必須滿足相應(yīng)的接口標(biāo)準(zhǔn)。為滿足以上約束條件，系統(tǒng)功能設(shè)計如圖1所示。

　　1.2信號產(chǎn)生的原理

　　數(shù)字電視也是彩色電視(只是信號的表示形式及信號的處理方法與模擬電視有所不同)，因此在考慮數(shù)字電視測試信號發(fā)生器包含哪些(測試信號)內(nèi)容時，本文根據(jù)彩色電視的基本特點(diǎn)，首先應(yīng)考慮包含一般彩色電視廣播測試圖的基本內(nèi)容，例如觀察顯示設(shè)備掃描非線性失真和幾何失真的棋盤信號和圓信號，觀察圖像清晰度和分辨率的多波群或掃頻信號，觀察亮度非線性失真情況以及顯示器白平衡調(diào)整是否正確的灰度級(或階梯波)信號，觀察彩色重現(xiàn)是否正確的彩條信號等；另外還考慮增加了在視頻測量中最常用的2T脈沖信號、彩色多波群信號和彩色階梯波信號，以及更為直觀的斜波信號等，以便全面地觀察和評價彩色電視系統(tǒng)或設(shè)備的基本質(zhì)量。

　　以多波群測試信號為例，他包含了亮度多波群信號和色度多波群信號，信號在任何瞬間的值可用數(shù)字硬件中的數(shù)代表。對于亮度多波群信號，根據(jù)1125／50高清析度電視亮度信號采樣頻率(74.25 MHz)，為避免相位跳變，多波群測試信號各組應(yīng)含整個采樣周期，其頻率自左向右各組正弦波的頻率(fs)可分別取4.125 MHz，6.187 5 MHz，7.425 MHz，10.6 MHz，14.85 MHz，18.56 MHz；對于色度多波群信號，根據(jù)數(shù)字電視色差信號采樣頻率(370 125 MHz)的要求，其頻率自左向右各組正弦波的頻率(fs)可分別取2.063 MHz，3.094 MHz，3.713 MHz，5.3 MHz，7.425 MHz，9.28 MHz；每組320個取樣點(diǎn)，其方程為：

　　2.數(shù)字電視信號發(fā)生器的FPGA設(shè)計

　　2.1 FPGA設(shè)計原理

　　FPGA是整個數(shù)字電視測試信號發(fā)生器系統(tǒng)的核心，各種測試信號編碼都在這一部分實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)選用的FPGA是XILINX公司Vertex-E系列的XCV300E，開發(fā)工具為XILINX公司的ISE 6.0，所有測試信號編碼均采用Vetilog硬件描述語言編程實(shí)現(xiàn)。FPGA設(shè)計原理如圖2所示。